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如何使用ffplay和SDL播放PCM音频

概述

在音频编程中，使用ffplay和SDL是实现音频播放的常用方法。以下将详细介绍如何通过这些工具和库来播放PCM音频文件。

ffplay的基本使用

PCM文件播放参数

• 采样率（ar）：音频的时间分辨率，常见值如44100Hz。
• 声道数（ac）：音频信号的数量，常见为2（立体声）。
• 采样格式（f）：定义了音频数据的存储方式。常见格式包括：
  • s16le：PCM signed 16-bit little-endian。
  • 其他格式可以通过查看ffmpeg的文档或使用命令获取。

示例命令

ffplay -ar 44100 -ac 2 -f s16le out.pcm

SDL音频播放库简介

SDL（Simple DirectMedia Layer）是一款跨平台的多媒体开发库，广泛应用于游戏开发和音视频播放。其音频功能可以帮助开发者高效管理和播放音频内容。

SDL的优势

• 跨平台支持：支持Windows、Mac OS X、Linux等多种操作系统。
• 多媒体功能：包括音频、图形、输入设备（如键盘、鼠标）的支持。
• 稳定性：SDL拥有活跃的社区和丰富的文档资源。

安装SDL和FFmpeg

Windows安装

• 通过MinGW编译器安装SDL和FFmpeg。
• 解压后的目录结构类似于FFmpeg的安装目录，不会重复说明每个文件夹的作用。

Mac安装

• 使用Homebrew安装：

  brew install sdl2

安装目录位于 /usr/local/Cellar/sdl2。

一个简单的HelloWorld示例

#include 
   
    #include 
    
     int main(int argc, char *argv) {    if (SDL_Init(SDL_INIT_AUDIO) != 0) {        printf("SDL_Init Error: %s\n", SDL_GetError());        return -1;    }    // 初始化音频设备    SDL_AudioSpec spec;    spec.freq = 44100;  // 采样率    spec.format = AUDIO_S16LSB;  // 采样格式    spec.channels = 2;  // 声道数    spec.samples = 1024;  // 音频缓冲区大小    spec.callback = pull_audio_data;    spec.userdata = &buffer;    if (SDL_OpenAudio(&spec, NULL) != 0) {        printf("SDL_OpenAudio Error: %s\n", SDL_GetError());        SDL_Quit();        return -1;    }    // 打开文件    FILE *file = fopen("in.pcm", "rb");    if (!file) {        printf("无法打开文件: %s\n", "in.pcm");        SDL_CloseAudio();        SDL_Quit();        return -1;    }    // 开始播放    SDL_PauseAudio(0);    // 读取并播放PCM数据    while (!isInterruptionRequested()) {        if (buffer.len > 0) continue;        buffer.len = fread((char *)data, BUFFER_SIZE, file);        if (buffer.len <= 0) {            // 计算延迟并等待            int samples = buffer.pullLen / BYTES_PER_SAMPLE;            int ms = samples * 1000 / 44100;            SDL_Delay(ms);            break;        }        buffer.data = data;    }    // 释放资源    fclose(file);    SDL_CloseAudio();    SDL_Quit();    return 0;}
    
   

PCM播放实现详解

初始化音频系统

// 初始化Audio子系统if (SDL_Init(SDL_INIT_AUDIO)) {    qDebug() << "SDL_Init Error" << SDL_GetError();    return;}

打开音频设备

// 音频参数定义#define SAMPLE_RATE 44100#define SAMPLE_FORMAT AUDIO_S16LSB#define SAMPLE_SIZE (AUDIO_S16LSB & 0xff) ? 1 : 2  // 根据采样格式确定样本大小#define CHANNELS 2#define SAMPLES 1024typedef struct {    int len;    // 已处理的数据长度    int pullLen; // 从文件中读取的数据长度    Uint8 *data; // 存储音频数据的缓冲区} AudioBuffer;// 初始化SDL_AudioSpecSDL_AudioSpec spec;spec.freq = SAMPLE_RATE;  // 采样率spec.format = SAMPLE_FORMAT;  // 采样格式spec.channels = CHANNELS;  // 声道数spec.samples = SAMPLES;  // 缓冲区样本数量// 回调函数定义void pull_audio_data(void *userdata, Uint8 *stream, int len) {    AudioBuffer *buffer = (AudioBuffer *)userdata;    if (buffer->len == 0) return;    // 确保读取的数据不超过缓冲区长度    buffer->pullLen = (len > buffer->len) ? buffer->len : len;    // 将音频数据混合到缓冲区    SDL_MixAudio(stream, buffer->data, buffer->pullLen, SDL_MIX_MAXVOLUME);    // 更新缓冲区指针    buffer->data += buffer->pullLen;    buffer->len -= buffer->pullLen;}

打开文件并开始播放

// 定义文件路径#define FILENAME "in.pcm"// 创建QFile对象并打开文件QFile file(FILENAME);if (!file.open(QFile::ReadOnly)) {    qDebug() << "文件打开失败" << FILENAME;    // 关闭音频设备    SDL_CloseAudio();    // 退出SDL系统    SDL_Quit();    return;}

开始播放音频

// 开始播放SDL_PauseAudio(0);// 读取音频数据Uint8 data[BUFFER_LEN];while (!isInterruptionRequested()) {    if (buffer.len > 0) continue;    buffer.len = file.read((char *)data, BUFFER_SIZE);    if (buffer.len <= 0) {        // 计算剩余样本的时间延迟        int samples = buffer.pullLen / BYTES_PER_SAMPLE;        int ms = samples * 1000 / SAMPLE_RATE;        SDL_Delay(ms);        break;    }    buffer.data = data;}

回调函数处理

// 回调函数填充音频数据void pull_audio_data(void *userdata, Uint8 *stream, int len) {    AudioBuffer *buffer = (AudioBuffer *)userdata;    if (buffer->len == 0) return;    // 确保读取的数据不超过缓冲区长度    buffer->pullLen = (len > buffer->len) ? buffer->len : len;    // 将音频数据混合到缓冲区    SDL_MixAudio(stream, buffer->data, buffer->pullLen, SDL_MIX_MAXVOLUME);    // 更新缓冲区指针    buffer->data += buffer->pullLen;    buffer->len -= buffer->pullLen;}

释放资源

// 关闭文件file.close();// 关闭音频设备SDL_CloseAudio();// 退出SDL系统SDL_Quit();

总结

通过以上步骤，我们成功实现了使用ffplay和SDL来播放PCM音频文件。这个过程涵盖了从初始化音频系统到实际播放的各个环节，确保了音频数据能够正确读取和播放。这是一个基础但重要的技能，对于后续的多媒体开发工作至关重要。

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